JP5193181B2 - プラズマディスプレイパネル内でビデオレベルを符号化するための方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置に表示すべき画像の色成分のピクセルのビデオレベルを符号語に符号化する方法および装置に関する。より詳細には、本発明はプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）に適用することができ、画像品質を改善する（グレースケールを強化し、動的偽輪郭を減少させる）ことができる。

プラズマディスプレイパネルは長年にわたって知られているけれども、ますますテレビジョン製造者の注目を集めている。実際、この技術は、今では（ＣＲＴでは実現不可能な）大型フラットカラーパネルの実現を可能にしており、その奥行きに対する制限はほとんどなく、また、いかなる視角上の制約もない。欧州のテレビジョンの最新世代について述べれば、その画像品質を改善するために多くの努力がなされている。したがって、プラズマ技術のような新しい技術は、古い規格のテレビジョン技術に優るとも劣らない画像品質を提供しなければならない。

プラズマ技術は、一方では、魅力的な厚さの「非制限」スクリーンサイズの可能性を提供しているが、他方では、画像品質を損なうことになる新しい種類のアーティファクトをもたらしている。これらのアーティファクト（artifacts）のほとんどは、ＣＲＴスクリーンのアーティファクトとは異なっている。また、人々は、古いテレビジョンのアーティファクトを無意識に見慣れてしまっているため、より目に留まることになる。以下、「動的偽輪郭効果」と呼ばれているこれらのアーティファクトの１つについて、詳細に説明する。一般に、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）には、「オン」または「オフ」のいずれかでしかない複数の放電セルの行列アレイが利用されている。したがって、アナログ制御の光放出によってグレーレベルが表されるＣＲＴまたはＬＣＤとは異なり、ＰＤＰでは、個々のセルのパルス幅変調（ＰＷＭ）によってグレーレベルが制御される。この時間変調は、眼によって、眼の時間応答に対応する期間にわたって積分される。所与の時間フレーム内におけるセルのスイッチオンの頻度が高いほど、その輝度（明るさ）は高くなる。例えば、８ビット輝度レベル（１カラー当り２５６レベル、したがって１億６千７百万カラー）を配置する場合、次の８つのビットの組合せによって個々のレベルを表すことができる。
１−２−４−８−１６−３２−６４−１２８

このような符号化を実現するために、フレーム周期をそれぞれ１ビットおよび１輝度レベルに対応する８つの点灯サブ周期（サブフィールドと呼ばれる）に分割することができる。ビット「２」に対する光パルスの数は、ビット「１」に対する光パルスの数の２倍であり、以下、同様である。これらの８つのサブ周期を使用して、くまなく組み合わせることにより、２５６個のグレーレベルを構築することができる。観察者の眼は、フレーム周期にわたってこれらのサブ周期を積分し、正しいグレーレベルの印象を捕える。図１は、この分解を示したものである。

この光放出パターンが、グレーレベルおよび色に対する妨害に対応する画像品質の低下の新しいカテゴリをもたらしている。これらのカテゴリは、プラズマパネル上の観察点が移動すると、着色された縁が画像中に突発的に出現する形でのグレーレベルおよび色の妨害に対応しているため、「動的偽輪郭効果」として定義されている。画像上におけるこのような障害は、均質な領域に出現する強烈な輪郭の印象を与える原因となっている。画像が（皮膚のように）滑らかな色調変化を有している場合、また、光放出期間が数ミリ秒を超える場合、この画像品質の低下はさらに悪化する。

ＰＤＰスクリーン上の観察点（眼の焦点領域）が移動すると、眼は、この動きに追従する。したがって、眼は、フレームにわたって同じセルを積分せず（静止積分）、眼は、運動軌道上に位置している異なるセルからの情報を積分し、これらのすべての光パルスをまとめて混合するため、誤った信号情報をもたらす。

基本的には、偽輪郭効果は、あるレベルからまったく異なる符号の他のレベルへの移行が存在する場合に生じる。したがって、第１の点は、ｐ個のグレーレベル（通常はｐ＝２５６）の達成を可能にする符号（ｎ個のサブフィールドを有している）から、類似したレベルが類似したサブフィールド配列を有するよう、２ⁿ個の可能サブフィールド配列（符号化で動作している場合）あるいはｐ個のグレーレベル（ビデオレベルで動作している場合）の中からｍ個のグレーレベル（ｍ＜ｐ）を選択しなければならない。

第２の点は、良好なビデオ品質を維持するために、最大レベルを維持しなければならない。そのためには、選択される最低レベルは、サブフィールドの数の２倍に等しいレベルでなければならない。他のすべての例に対して、次のように定義された１１個のサブフィールドモードが使用されている。
１ ２ ３ ５ ８ １２ １８ ２７ ４１ ５８ ８０

これらの問題に対して、例えば、重心符号化（ＧＣＣ）が導入されている（例えば、特許文献１を参照）。この特許文献１の内容は、参照により本明細書に表現的に組み込まれている。

以上から分かるように、人間の眼は、パルス幅変調によって放出される光を積分している。したがって、基本符号を使用して符号化されたすべてのビデオレベルを考察すると、これらのビデオレベルの時間位置（光の重心）は、図２に示すように、ビデオレベルに伴って連続的に増えてはゆかない。

ビデオレベル２の重心ＣＧ２はビデオレベル１の重心ＣＧ１より大きく、また、ビデオレベル３の重心ＣＧ３はビデオレベル２の重心ＣＧ２より小さい。

そのため、偽の輪郭をもたらしている。重心は、サブフィールドの持続重みで重み付けされたサブフィールド「オン」の重心として定義されている。

上式で、ｓｆＷ_iは、ｉ番目のサブフィールドのサブフィールド重みであり、δ_iは、ｉ番目のサブフィールドが選択された符号に対して「オン」である場合、１に等しく、それ以外は０である。また、ＳｆＣＧ_iは、ｉ番目のサブフィールドの重心すなわちその時間位置であり、図３は、最初の７つのサブフィールドを示したものである。

ここで選択された１１個のサブフィールド符号に対する２５６個のビデオレベルの時間的な重心は、図４に示すように表すことができる。

この曲線は単調な曲線ではなく、多くのジャンプが存在している。これらのジャンプは、偽輪郭に対応している。ＧＣＣによれば、第１の定義されたリミットまでの低ビデオレベルレンジおよび／または第２の定義されたリミットからの高ビデオレベルレンジにおける例外を除き、ビデオレベルに伴って重心が連続的に増加するいくつかのレベルを選択するだけで、これらのジャンプが抑制される。これは、図５に示すように、ジャンプのない単調な曲線を図４に示すグラフの上にトレースし、および、最も近い点を選択することによって実施することができる。したがって、ＧＣＣを使用する場合、必ずしもすべての取り得るビデオレベルが使用されるわけではない。

欧州特許出願公開公報 ＥＰ１ ２５６ ９２４ 欧州特許出願公開公報 ＥＰ１ ３７６ ５２１ 欧州特許出願公開公報 ＥＰ１ ５２２ ９６４

低ビデオレベル領域では、取り得るレベルの数が少なく、したがって増加する重心レベルのみが選択されると、人間の眼は黒レベルにおける感度が極めて敏感であるため、黒レベルにおける良好なビデオ品質を有するだけの十分なレベルが存在しない可能性がある。したがって、重心が増加するレベルのみの選択を回避しなければならない。また、暗領域における偽輪郭は無視することができる。

高レベル領域では、重心の減少が存在する。したがって、同じく、選択されたレベルの減少が存在するが、人間の眼は高レベルにおける感度が鈍感であるため、これは重要ではない。これらの領域では、眼はレベルの相違を区別することができず、したがってビデオレベルに関しては、偽輪郭レベルを無視することができる（ウェーバ−フェヒネルの法則を考慮すると、眼が敏感であるのは、振幅に対してのみである）。これらの理由により、曲線が単調である必要があるのは、最大ビデオレベルの１０％と８０％の間のビデオレベルに対してのみである。

その場合、この例では、２５６個の取り得るレベルの中から３８個のレベル（ｍ＝３８）が選択される。３８個のこれらのレベルによって良好なビデオ品質（グレースケール描写）を維持することができる。

一方では、ＧＣＣの概念によれば、偽輪郭効果を著しく抑制することができる。その一方で、ＧＣＣによって、利用可能なレベルの数が必要な数より少ないために要求されるディザリングの形の雑音が画像に導入される。したがって、利用可能なＧＣＣレベルを空間的に、および、時間的に混合することによってレベルが失われることになる。偽輪郭効果は、特定のシーケンスでのみ出現するアーティファクトであり（ほとんどは、広い皮膚領域上で眼に見える）、一方、導入される雑音は、常に眼に見え、雑音の多いディスプレイの印象を与えることがある。そのため、ＧＣＣ方式が使用されるのは、偽輪郭アーティファクトの危険が存在している場合のみに限定されることが重要である。

また、上記の問題に対して、画像中に多くの動きが存在しているか否かに応じてＧＣＣをスイッチオンまたはスイッチオフすることができる動き検出に基づく解決法が導入されている（例えば、特許文献２参照）。

さらに、ビデオ画像を処理するための、個々のビデオ画像がその画像のビデオ諧調に応じて少なくとも２つのタイプの領域に分割される方法が特許文献３に開示されている。特定のビデオ諧調レンジが個々のタイプの領域に割り当てられる。偽輪郭効果を抑制する特定の符号が個々のタイプの領域毎に使用され、その領域のピクセルが符号化される。例えば、古典的な符号化を使用して第１のタイプの領域が符号化され（２５５個のビデオレベル）、また、ＧＣＣ符号化を使用して第２のタイプの領域が符号化される（４０個のビデオレベル）。

以上のように、動的偽輪郭を減少させ、または除去するための最も有効な解決法は、グレーレベルの品質を犠牲にすること、つまり、ＧＣＣ符号化の場合のように、慎重に選択されたより小さい符号セットを選択し、および、ディザリングを使用して、必要なすべてのビデオレベルを得ることである。しかしながら、符号化操作およびディザリング操作が個々に実行されるため、ディザリング雑音は最適化されない。

本発明によれば、雑音および動的偽輪郭に関して、より良好な符号化スキームを画像領域毎に選択することができる新しい符号化方法が提供される。

本発明の主な着想は、隣接する同じ色成分のピクセルに応じて個々のピクセル値をディザリングするために伝統的に使用されているフロアレベルおよびシーリングレベルを自動的に変更することにある。隣接するピクセルの数を決定する窓のサイズは、必要なフラットフィールドサイズの定義で決まる。

本発明によれば、この目的は、特許請求の範囲に記載されている方法によって達成される。

より詳細には、本発明は、表示装置に表示すべき画像の色成分の現在のピクセルのビデオレベルを、少なくとも第１の符号セットおよび／または第２の符号セットに属する符号語に符号化する方法であって、第２の符号セットが第１の符号セットのサブセットであり、第２の符号セットの符号語が、第１の所定のリミットまでの低ビデオレベルレンジおよび／または第２の所定のリミットから高ビデオレベルレンジにおける例外を除き、対応するサブフィールド符号語の光生成の時間的重心が前記符号語のビデオレベルに伴って連続的に増加する規則に従って、第１の符号セットの符号語の中から選択され、
− 現在のピクセルを含む窓に属する所定の数の隣接するピクセルに対して、第１の符号セットの符号語によって符号化することができる少なくとも第１のフロアレベルおよび第１のシーリングレベル、および第２の符号セットの符号語によって符号化することができる第２のフロアレベルおよび第２のシーリングレベルを決定するステップであって、第１のフロアレベルおよび第２のフロアレベルが、それぞれ、現在のピクセルのビデオレベルに等しいか、あるいはそれより低い第１の符号セットおよび第２の符号セットの符号語に対応するビデオレベルのうちの最も高いビデオレベルであり、また、第１のシーリングレベルおよび第２のシーリングレベルが、それぞれ、現在のピクセルのビデオレベルに等しいか、あるいはそれより高い第１の符号セットおよび第２の符号セットの符号語に対応するビデオレベルのうちの最も低いビデオレベルであることと、
− 現在のピクセルに対して、現在のピクセルの第１のフロアレベルと、現在のピクセルを含む窓の所定の数の隣接するピクセルのシーリングレベルとの間の最小レベルを決定し、および、現在のピクセルに対して、現在のピクセルの第１のフロアシーリングと、所定の数の隣接するピクセルのフロアレベルとの間の最大レベルを決定するステップであって、最小レベルが現在のピクセルのフロアレベルと呼ばれ、また、最大レベルが現在のピクセルのシーリングレベルと呼ばれることと、
− 現在のピクセルに対して、フロアレベルが第２のフロアレベルより低い場合、フロアレベルを第２のフロアレベルに置き換え、および、シーリングレベルが第２のシーリングレベルより低い場合、シーリングレベルを第２のシーリングレベルに置き換えるステップと、
− 現在のピクセルに対して、フロアレベルの符号語およびシーリングレベルの符号語の中から、現在のピクセルのビデオレベルを符号化するための符号語を所定の基準に従って選択するステップと
を備える方法に関している。

上記の方法には、さらに、現在のピクセルに対して、選択された符号語をサブフィールド符号語に符号化するステップが含まれており、サブフィールド符号語の個々のビットに対して、以下、サブフィールドと呼ばれる特定の持続期間が割り当てられ、そのサブフィールドの間、ピクセルを起動して光を生成することができる。

フロアレベルの符号語およびシーリングレベルの符号語の中から、現在のピクセルの符号語を所定の基準に従って選択するステップには、
− ｌ（ｘ_p）＝α・Ｃ（ｘ_p）＋（１−α）・Ｆ（ｘ_p）になるように係数αを計算するステップであって、
− ｌ（ｘ_p）が現在のピクセルｘ_pのビデオレベルであり、
− Ｃ（ｘ_p）が現在のピクセルのシーリングレベルであり、
− Ｆ（ｘ_p）が現在のピクセルのフロアレベルである
ことと、
− ０≦Ｎ_rnd≦１になるように乱数Ｎ_rndを生成するステップと、
− 係数αがＮ_rndより大きいかもしくはＮ_rndに等しい場合、シーリングレベルＣ（ｘ_p）を選択し、および、係数αが乱数Ｎ_rndより小さい場合、フロアレベルＦ（ｘ_p）を選択するステップと
が含まれていることが好ましい。

また、本発明は、表示装置に表示すべき画像の色成分の現在のピクセルのビデオレベルを、少なくとも第１の符号セットおよび／または第２の符号セットに属する符号語に符号化する装置であって、第２の符号セットが第１の符号セットのサブセットであり、第２の符号セットの符号語が、第１の所定のリミットまでの低ビデオレベルレンジおよび／または第２の所定のリミットから高ビデオレベルレンジにおける例外を除き、対応するサブフィールド符号語の光生成の時間的重心が前記符号語のビデオレベルに伴って連続的に増加する規則に従って、第１の符号セットの符号語の中から選択される装置に関している。この装置は、
− 現在のピクセルを含む窓に属する所定の数の隣接するピクセルに対して、第１の符号セットの符号語によって符号化することができる少なくとも第１のフロアレベルおよび第１のシーリングレベル、および第２の符号セットの符号語によって符号化することができる第２のフロアレベルおよび第２のシーリングレベルを決定する手段であって、第１のフロアレベルおよび第２のフロアレベルが、それぞれ、現在のピクセルのビデオレベルに等しいか、あるいはそれより低い第１の符号セットおよび第２の符号セットの符号語に対応するビデオレベルのうちの最も高いビデオレベルであり、および、第１のシーリングレベルおよび第２のシーリングレベルが、それぞれ、現在のピクセルのビデオレベルに等しいか、あるいはそれより高い第１の符号セットおよび第２の符号セットの符号語に対応するビデオレベルのうちの最も低いビデオレベルであることと、
− 現在のピクセルに対して、現在のピクセルの第１のフロアレベルと、現在のピクセルを含む窓の前記所定の数の隣接するピクセルのシーリングレベルとの間の最小レベルを決定し、および、前記現在のピクセルに対して、前記現在のピクセルの第１のフロアシーリングと、前記所定の数の隣接するピクセルのフロアレベルとの間の最大レベルを決定する手段であって、前記最小レベルが現在のピクセルのフロアレベルと呼ばれ、および、前記最大レベルが現在のピクセルのシーリングレベルと呼ばれることと、
− 現在のピクセルに対して、前記フロアレベルが第２のフロアレベルより低い場合、フロアレベルを第２のフロアレベルに置き換え、および、前記シーリングレベルが第２のシーリングレベルより低い場合、シーリングレベルを第２のシーリングレベルに置き換える手段と、
− 現在のピクセルに対して、フロアレベルの符号語およびシーリングレベルの符号語の中から、現在のピクセルのビデオレベルを符号化するための符号語を所定の基準に従って選択するためのディザリング手段と
を備えている。

図面は、本発明の例示的な実施形態を示したものであり、また、以下の説明は、本発明の例示的な実施形態をより詳細に説明したものである。

図６は、グラスを手に持った女性の画像を示したもので、女性の皮膚領域に偽輪郭効果が存在している。

図７から分かるように、図６の画像は、異なるタイプの領域に分割することができる。例えば、フラットフィールドに対応している領域１には、きわ立ったビデオレベルの変化はほとんど存在せず、また、この領域は、比較的広い領域である。通常、このような領域には動的偽輪郭の問題がなく、利用可能な最大数のビデオレベルを使用して符号化することができる。一方、領域２のように、隣接するピクセルとピクセルの間のビデオレベルの変化が滑らかであり、ビデオレベルが徐々に変化する領域は、このような場合のために最適化された符号セットを使用した符号化により適しており、例えば上で定義した重心符号化ＧＣＣにより適している。最後に、変化がより急激である領域３の場合、慎重に選択された、領域２に使用される符号セットより小さい符号セットを使用して符号化されることが最良である。当然、他の基準を使用して４つ以上の領域を画定し、画像品質をさらに改善することも可能である。

本発明は、主として、符号セットの数に無関係に、領域毎に一般的な方法で利用することができる最良符号を決定する方法である。本発明の主な着想は、隣接する同じ色成分のピクセルに応じて個々のピクセル値をディザリングするために使用されているフロアレベルおよびシーリングレベルを自動的に変更することである。フロアおよびシーリングの値については、本明細書の中で追って定義する。決定に際して取るべき隣接するピクセルを決定する窓のサイズは、必要なフラットフィールドサイズの定義で決まる。本発明によれば、符号化プロセスおよびディザリングプロセスが混合される。

本発明による方法は、受け取った後の、および、ガンマリスケーリング関数（デガンマ関数とも呼ばれている）が適用された後の画像のビデオ信号に適用することができる。

図８Ａおよび図８Ｂは、本発明による方法のフロー図を示したものである。第１のステップ１００で、ｎ∈［１、２、．．．Ｎ］およびＳ_n+1⊂Ｓ_nを使用して複数の符号セットＳ_nが定義される。例えば、図９に示されているように、３つの符号セットＳ₁、Ｓ₂およびＳ₃が定義される。符号セットＳ₁は、例えば、８ビットのビデオ入力の２５５個のビデオレベルを符号化するために、２５５個の符号語からなっている。これらの符号語は、例えば、付録の表４に示されている符号語である。これらの符号に関連するサブフィールドの重みは、１ ２ ３ ５ ８ １２ １８ ２７ ４１ ５８ ８０である。この符号セットを画像のある領域に使用することにより、その領域の最も良好なビデオ品質が保証される。この符号セットは、ビデオレベルが比較的広い面積にわたって変化しない領域、典型的には領域１のような領域のために使用される。符号セットＳ₂は、Ｓ₁のサブセットである。この符号セットＳ₂の符号語は、例えば、第１の所定のリミットまでの低ビデオレベルレンジおよび／または第２の所定のリミットからの高ビデオレベルレンジにおける例外を除き、対応するサブフィールド符号語の光生成の時間的な重心が符号語のビデオレベルに伴って連続的に増加する規則に従って、第１の符号セットの符号語の中から選択される。このような符号語は、例えば、付録の表４の符号セットＳ₂の列に示されているＧＣＣ符号語である。この実施例では、Ｓ₂は３８個の符号語からなっている。Ｓ₂の符号語は、ビデオレベルが滑らかに、徐々に変化する領域２のような領域を符号化するために使用される。最後に、符号セットＳ₃は、符号セットＳ₂のサブセットである。符号セットＳ₃の例も、同じく付録の表４に示されている。符号セットＳ₃は、１１個の符号語からなっている。Ｓ₃の符号語は、ビデオレベルが急激に変化する領域３のような領域を符号化するために使用される。他の符号セットＳ_nを画定することも可能である。唯一の制限は、最後の符号セットは、駆動スキームに使用されるサブフィールドの数よりサイズを小さくすることができないことである。

ステップ１０１および１０２で、ラインのパラメータｌおよびパラメータｎが再初期化される。

後続するステップで、フロアレベルおよびシーリングレベルが定義され、使用すべき最良の符号語が見出される。符号セットＳ_n内の位置ｘにおけるピクセルのフロアレベルＦ_n（ｘ）は、位置ｘにおけるピクセルのビデオレベルに等しいか、あるいはそれより低い符号セットＳ_nの符号語に対応するビデオレベルのうちの最も高いビデオレベルである。簡単な理由から、本明細書の以下の部分では、ピクセルｘは、位置ｘにおけるピクセルを表している。符号セットＳ_n内のピクセルｘのシーリングレベルＣ_n（ｘ）は、ピクセルｘのビデオレベルに等しいか、あるいはそれより高い符号セットＳ_nの符号語に対応するビデオレベルのうちの最も低いビデオレベルである。例えば、仮にピクセルｘのビデオレベルを１４５．９とし、付録の表４の符号セットを使用すると、
Ｆ₁（ｘ）＝１４５およびＣ₁（ｘ）＝１４６
Ｆ₂（ｘ）＝１３４およびＣ₂（ｘ）＝１４８
Ｆ₃（ｘ）＝１０５およびＣ₃（ｘ）＝１６３
が得られる。

次のステップ１０３で、フロアレベルＦ₁（ｘ）およびシーリングレベルＣ₁（ｘ）が、ピクセルのラインｌに対して符号セットＳ₁内で決定される。例えば、９個の連続するピクセルの場合、表１が得られる。

次に、ピクセルが１個ずつ連続的に処理される。ステップ１０４で現在のピクセルｘ_pが再初期化される。ステップ１０５で、現在のピクセルｘ_pのフロアレベルＦ（ｘ_p）およびシーリングレベルＣ（ｘ_p）として、フロアレベルＦ₁（ｘ_p）およびシーリングレベルＣ₁（ｘ_p）が最初に取り上げられる。次に、ステップ１０６で、隣接する多数のピクセルのフロアレベルＦ₁（ｘ）およびシーリングレベルＣ₁（ｘ）に基づいて、例えば次のように現在のピクセルｘ_pのレベルＦ（ｘ_p）およびＣ（ｘ_p）が修正される。

Ｆ（ｘ_p）＝ｍｉｎ（Ｆ₁（ｘ_p）、ｃ₁［ｘ_p-L1/2、ｘ_p+L1/2］）
Ｃ（ｘ_p）＝ｍａｘ（Ｃ₁（ｘ_p）、ｆ₁［ｘ_p-L1/2、ｘ_p+L1/2］）
上式で、
・ Ｆ（ｘ_p）およびＣ（ｘ_p）は、現在のピクセルｘ_pに対する修正フロアレベルおよび修正シーリングレベルであり、
・ Ｆ_n（ｘ_p）およびＣ_n（ｘ_p）は、現在のピクセルｘ_pのフロアレベルおよびシーリングレベルであり、
・ ｍｉｎ（ａ、ｂ）は、関数の出力として２つの値ａまたはｂのうちの小さい方を与え、
・ ｍａｘ（ａ、ｂ）は、関数の出力として２つの値ａまたはｂのうちの大きい方を与え、
・ ｃ_n［ｘ_a、ｘ_b］およびｆ_n［ｘ_a、ｘ_b］は、それぞれ、２つのピクセルｘ_aとｘ_bの間のすべてのピクセルｘのセットＳ_n内のシーリングレベルおよびフロアレベルを表し、
・ Ｌｎ＋１は、セットＳ_n内におけるこの方法のローカルの動作領域を定義している窓のサイズであり、現在のピクセルおよびＬ個の隣接するピクセルが含まれている。

ステップ１０６は、次の表２によって説明される。５番目のピクセルが現在のピクセルｘ_pであり、それに対応するレベルが一際目立つ文字で示されている。窓のサイズは、９個のピクセルに等しい。結果は、Ｆ（ｘ_p）＝１３２およびＣ（ｘ_p）＝１６０である。

ステップ１０７で、現在のピクセルｘ_pのフロアレベルＦ₂（ｘ_p）およびシーリングレベルＣ₂（ｘ_p）が符号セットＳ₂内で決定される。Ｆ₂（ｘ_p）＝１３４およびＣ₂（ｘ_p）＝１４８。

ステップ１０８および１０９で、Ｆ₂（ｘ_p）とＦ（ｘ_p）とが比較され、また、Ｃ₂（ｘ_p）とＣ（ｘ_p）とが比較される。Ｆ₂（ｘ_p）＞Ｆ（ｘ_p）である場合、Ｆ₂（ｘ_p）がＦ（ｘ_p）になり、また、ステップ１１０および１１１でＣ₂（ｘ_p）＜Ｃ（ｘ_p）である場合、Ｃ₂（ｘ_p）がＣ（ｘ_p）になる。

符号セットＳ_n内のビデオレベルのフロアおよびシーリングが修正されると、一般的な方法で、同じ元のビデオ信号に対して、修正フロアレベルＦ（ｘ）および修正シーリングレベルＣ（ｘ）と、次の符号セット（つまり、より小さい符号セット）内の公称フロアレベルＦ_n+1（ｘ）および公称シーリングレベルＣ_n+1（ｘ）とが比較される。修正フロア値の方が次の符号セット内の公称値より小さい場合、そのフロア値が次の符号セット内のフロア値に持ち上げられる。次の符号セット内のより小さい値が選択される違いはあるが、シーリングレベルにも同じ着想が適用される。

上の実施例では、５番目のピクセルに対して、

が得られる。

ラインの最後のピクセルまで、ラインｌのすべてのピクセルがこのように処理される（ステップ１１２および１１３）。例えば、上で説明したサイズＬ１＝９の窓を使用してこのアルゴリズムが初めて適用された後、符号セットＳ₁と第２の符号セットＳ₂の間での決定がなされる。フラットなレベルの領域（ビデオレベルがほとんど変化しない領域）は、同じようなシーリングレベルおよびフロアレベルを有する傾向があり、一方、諧調性すなわちビデオレベルの変化を示す領域は、第２の符号セットからの適切なレベルに適合される。

ステップ１１４および１１５で、ｎが、最も小さい符号セットに関連する数ｎであるＮ（この実施例ではＮ＝３）に等しくない場合、パラメータｎが増加される。次に、好ましくはより小さい窓サイズ、例えばＬ２＝６を使用して、新しいパラメータｎに対してもう一度ステップ１０３から１１３が適用される。この事例では、ステップ１０３から１１３までｎ＝２である。ｎ＋１＝Ｎ＝３であるため、ステップ１０３から１１３は一度だけ実行される。次に、ステップ１１６および１１７で、画像の最後のピクセルまでラインｌの値が増加される。

ステップ１１８（ディザリングステップに対応している）で、フロアレベルＦ（ｘ_p）の符号語およびシーリングレベルＣ（ｘ_p）の符号語の中から、所定の基準に従って、現在のピクセルｘ_p毎に符号語が選択される。この基準については、以下で、ディザリングブロックに関連する段落で定義する。

装置実施態様の説明：
着色された画像の入力Ｒ、Ｇ、Ｂカラーチャネルが、ガンマルックアップテーブル（ＬＵＴ）２１０に転送される。このＬＵＴの役割は、入力ビデオレベルを調整して、使用されるディスプレイ（この事例の場合、例えばＰＤＰ）に適した表示動作を達成するための擬似ガンマ関数を生成することである。この擬似ガンマ関数が使用される理由は、送信局がＣＲＴガンマ動作を考慮していることによるものである。適応符号器ブロック２２０への入力として１０ビットの出力が導入され、最適化された所定の符号セット（Ｓ₁、Ｓ₂およびＳ₃）によって供給される。適応符号器２２０の出力は、元の色レベルを描写するためにディザリングブロック２３０に与えられる決定されたフロアレベルＦ（ｘ_p）およびシーリングレベルＣ（ｘ_p）である。ディザリングブロックの出力は、符号化ＬＵＴの形で伝統的なサブフィールド符号器２５０に供給され、このサブフィールド符号器の出力が、スクリーンを駆動するために使用されるサブフィールドデータである。乱数発生器２４０は、ディザリングブロック２３０に接続されており、ディザリングブロック２３０に乱数を提供している。図１０のブロック図は、この実施態様を示したものである。

適応符号器：
適応符号器ブロック２２０には、ディザリングブロックのためのシーリングレベルＣ（ｘ_p）およびフロアレベルＦ（ｘ_p）を決定するために、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）値からガンマ修正された後の入力信号が使用される。このブロック自体には、図１１に示されているように、１つまたは複数の拡張符号器ブロックが含まれている。図１１の実施例では、符号器ブロック２２０は、符号セットＳ₁の符号語、符号セットＳ₁およびＳ₂の符号語を使用した第１の拡張符号器２２２、および符号セットＳ₂およびＳ₃の符号語を使用した第２の拡張符号器２２３を使用して、公称シーリングレベルＣ（ｘ_p）および公称フロアレベルＦ（ｘ_p）を生成する（ステップ１０３および１０５）ためのシーリングレベルおよびフロアレベル発生器２２１を備えている。図１２に詳細に示されている拡張符号器ブロックは、入力信号および２つの符号セットＳ_nおよびＳ_n+1に基づいて、シーリングレベルＣ（ｘ_p）およびフロアレベルＦ（ｘ_p）を決定している。これらの中間出力は、元の信号自体以外に、次の拡張符号器のための入力になる。選択される符号セットに応じてもっと多くの拡張符号器を追加することも可能であり、これらの拡張符号器は直列に接続される。図１２では、図８Ａ〜図８Ｂのステップ１０６で示されているシーリングレベルおよびフロアレベルを修正するためのブロック３００と、図８Ａ〜図８Ｂのステップ１０７から１１１で示されているシーリングレベルおよびフロアレベルを制限するためのブロック３０１の２つのブロックに拡張符号器ブロックを分割することができる。

ディザリングブロック：
ディザリングブロック２３０の主な役割は、利用可能な入力レベルから元のビデオレベルを描写することである。このシステムの出力は、図１３に示されているように、適応符号器２２０から入力される利用可能な２つの入力のうちのいずれか一方、すなわちシーリングレベルＣ（ｘ_p）またはフロアレベルＦ（ｘ_p）である。どちらの値を出力すべきかの決定は、次のステップに基づいている。

１．２つの入力レベルの各々を、
・ ｌ（ｘ_p）が表示すべき元のビデオレベルであり、
・ Ｃ（ｘ_p）がピクセルｘ_pのビデオレベルのシーリングレベルであり、
・ Ｆ（ｘ_p）がピクセルｘ_pのビデオレベルのフロアレベルであり、
・ αが、元のビデオレベル値ｌ（ｘ_p）に対するシーリングレベルＣ（ｘ_p）の関与（participation）に類似した重み係数であり、したがってフロアレベルＦ（ｘ_p）の関与量は、当然、（１−α）（０≦α≦１）である
式
ｌ（ｘ_p）＝α・Ｃ（ｘ_p）＋（１−α）・Ｆ（ｘ_p）
の出力として選択すべき頻度を決定するステップ。

αは、

として直接計算することができる。

２．乱数発生器から出力される正規化値Ｎ_rnd（０≦Ｎ_rnd≦１）を生成し、かつ、決定閾値としてαを使用するステップ。ディザリングブロックの出力ｌ_out（ｘ_p）は、

である。

ディザリング機能のハードウェア実施態様
上で言及した式からαを実施することは、割算機能をハードウェアエンジニアリングに持たせなければならない、という意味で有利ではない。次のハードウェアブロック記述は、比較器、掛算器および加算器／減算器のみを備えた有利なハードウェア方式でディザリング機能を解釈する方法を示している。図１４は、このような実施態様のブロック図を示したものである。

付録

２進符号に対するフレーム周期の伝統的な構成を示す図である。 図１に示すフレーム構成に対するビデオレベル１、２および３の重心を示す図である。 図１の構成のサブフィールドの重心を示す図である。 ビデオレベル０から２５５までの時間的な重心を示すグラフである。 ＧＣＣのために少数のビデオレベルが選択された図４のグラフである。 グラスを手に持ち皮膚領域に偽輪郭効果が存在する女性の画像である。 図６の画像の３つの領域の色成分を示すグラフである。 本発明による適応符号化方法のフロー図である。 本発明による適応符号化方法のフロー図である。 ３つの符号セットを有する符号空間（すなわちセット）構成を示す図である。 本発明による適応符号化を実装したプラズマディスプレイパネルのブロック図である。 図１０のブロック図に含まれている適応符号器のブロック図である。 図１１の適応符号器の拡張符号器のブロック図である。 図１０のプラズマディスプレイパネルのディザリング手段のブロック図である。 ディザリング手段に適したハードウェアのブロックを説明した図である。

Claims (6)

1. 表示装置に表示すべき画像の色成分の現在のピクセルのビデオレベルを、少なくとも第１の符号セット（Ｓ_１）および／または第２の符号セット（Ｓ_２）に属する符号語に符号化する方法であって、前記第２の符号セット（Ｓ_２）は前記第１の符号セット（Ｓ_１）のサブセットであり、前記第２の符号セットの前記符号語は、低ビデオレベルレンジにおける低レベル符号語の第１の所定の数までおよび／または高ビデオレベルレンジにおける高レベル符号語の第２の所定の数からを例外として、対応するサブフィールド符号語の光生成の時間的重心（ＣＧ１、ＣＧ２、ＣＧ３）が前記符号語のビデオレベルに伴って連続的に増加する規則に従って、前記第１の符号セットの前記符号語の中から選択され、前記方法は、
   前記現在のピクセル（ｘ_ｐ）を含む窓に属する所定の数（Ｌ１）の隣接するピクセルに対して、前記第１の符号セット（Ｓ_１）の符号語によって符号化することができる少なくとも第１のフロアレベル（Ｆ_１）および第１のシーリングレベル（Ｃ_１）、および前記第２の符号セット（Ｓ_２）の符号語によって符号化することができる第２のフロアレベル（Ｆ_２）および第２のシーリングレベル（Ｃ_２）を決定するステップであって、前記第１のフロアレベルおよび前記第２のフロアレベル（Ｆ_１、Ｆ_２）は、それぞれ、前記現在のピクセルの前記ビデオレベル（ｌ）に等しいか、あるいはそれより低い前記第１の符号セットおよび前記第２の符号セット（Ｓ_１、Ｓ_２）の前記符号語に対応する前記ビデオレベルのうちの最も高いビデオレベルであり、また、前記第１のシーリングレベルおよび前記第２のシーリングレベル（Ｃ_１、Ｃ_２）は、それぞれ、前記現在のピクセルの前記ビデオレベル（ｌ）に等しいか、あるいはそれより高い前記第１の符号セットおよび前記第２の符号セット（Ｓ_１、Ｓ_２）の前記符号語に対応する前記ビデオレベルのうちの最も低いビデオレベルであるステップと、
   前記現在のピクセル（ｘ_ｐ）に対して、前記現在のピクセルの第１のフロアレベル（Ｆ_１（ｘ_ｐ））と、前記現在のピクセル（ｘ_ｐ）を含む前記窓の前記所定の数（Ｌ１）の隣接するピクセルのシーリングレベル（ｃ_１［ｘ_{ｐ−Ｌ１／２}、ｘ_{ｐ＋Ｌ１／２}］）との間の最小レベルを決定し、および、前記現在のピクセル（ｘ_ｐ）に対して、前記現在のピクセルの前記第１のシーリングレベル（Ｃ _１（ｘ_ｐ））と、前記所定の数（Ｌ１）の隣接するピクセルのフロアレベル（ｆ _１［ｘ_{ｐ−Ｌ１／２}、ｘ_{ｐ＋Ｌ１／２}］）との間の最大レベルを決定するステップであって、前記最小レベルは、前記現在のピクセル（ｘ_ｐ）のフロアレベル（Ｆ（ｘ_ｐ））と呼ばれ、および、前記最大レベルは、前記現在のピクセル（ｘ_ｐ）のシーリングレベル（Ｃ（ｘ_ｐ））と呼ばれるステップと、
   前記現在のピクセル（ｘ_ｐ）に対して、前記フロアレベル（Ｆ（ｘ_ｐ））が前記第２のフロアレベル（Ｆ _２ （ｘ _ｐ ））より低い場合、前記フロアレベル（Ｆ（ｘ_ｐ））を第２のフロアレベル（Ｆ_２（ｘ_ｐ））に置き換え、および、前記シーリングレベル（Ｃ（ｘ _ｐ ））が前記第２のシーリングレベル（Ｃ _２ （ｘ _ｐ ））より高い場合、前記シーリングレベル（Ｃ（ｘ_ｐ））を第２のシーリングレベル（Ｃ_２（ｘ_ｐ））に置き換えるステップと、
   前記現在のピクセルに対して、前記フロアレベル（Ｆ（ｘ_ｐ））の前記符号語および前記シーリングレベル（Ｃ（ｘ_ｐ））の前記符号語の中から、前記現在のピクセルの前記ビデオレベルの符号化に対するディザリングに従って、前記符号語を選択するステップと
   を備えることを特徴とする方法。
2. 前記現在のピクセルに対して、前記選択された符号語をサブフィールド符号語に符号化するステップをさらに備え、前記サブフィールド符号語の個々のビットに対して、サブフィールドと呼ばれる特定の持続期間が割り当てられ、前記サブフィールドの間、ピクセルを起動して光を生成することができることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記フロアレベル（Ｆ（ｘ））の前記符号語および前記シーリングレベル（Ｃ（ｘ_ｐ））の前記符号語の中から、前記現在のピクセルの前記符号語をディザリングに従って選択する前記ステップは、
   ｌ（ｘ）＝α・Ｃ（ｘ_ｐ）＋（１−α）・Ｆ（ｘ_ｐ）になるように係数αを計算するステップであって、
   ｌ（ｘ）が現在のピクセルｘのビデオレベルであり、
   Ｃ（ｘ_ｐ）が前記現在のピクセルの前記シーリングレベルであり、
   Ｆ（ｘ_ｐ）が前記現在のピクセルの前記フロアレベルである
   ステップと、
   ０≦Ｎ_ｒｎｄ≦１になるように乱数Ｎ_ｒｎｄを生成するステップと、
   前記係数αがＮ_ｒｎｄより大きいか、あるいはＮ_ｒｎｄに等しい場合、前記シーリングレベル（Ｃ（ｘ_ｐ））を選択し、また、前記係数αが乱数Ｎ_ｒｎｄより小さい場合、前記フロアレベル（Ｆ（ｘ_ｐ））を選択するステップと
   を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 表示装置に表示すべき画像の色成分の現在のピクセルのビデオレベルを、少なくとも第１の符号セット（Ｓ_１）および／または第２の符号セット（Ｓ_２）に属する符号語に符号化する装置であって、前記第２の符号セット（Ｓ_２）は前記第１の符号セット（Ｓ_１）のサブセットであり、前記第２の符号セットの前記符号語は、低ビデオレベルレンジにおける低レベル符号語の第１の所定の数までおよび／または高ビデオレベルレンジにおける高レベル符号語の第２の所定の数からを例外として、対応するサブフィールド符号語の光生成の時間的重心（ＣＧ１、ＣＧ２、ＣＧ３）が前記符号語のビデオレベルに伴って連続的に増加長する規則に従って、前記第１の符号セットの前記符号語の中から選択され、
   前記現在のピクセル（ｘ_ｐ）を含む窓に属する所定の数（Ｌ１）の隣接するピクセルに対して、前記第１の符号セット（Ｓ_１）の符号語によって符号化される少なくとも第１のフロアレベル（Ｆ_１）および第１のシーリングレベル（Ｃ_１）、および前記第２の符号セット（Ｓ_２）の符号語によって符号化される第２のフロアレベル（Ｆ_２）および第２のシーリングレベル（Ｃ_２）を決定する手段であって、前記第１のフロアレベルおよび前記第２のフロアレベル（Ｆ_１、Ｆ_２）は、それぞれ、前記現在のピクセルの前記ビデオレベル（ｌ）に等しいか、あるいはそれより低い前記第１の符号セットおよび前記第２の符号セット（Ｓ_１、Ｓ_２）の前記符号語に対応する前記ビデオレベルのうちの最も高いビデオレベルであり、また、前記第１のシーリングレベルおよび前記第２のシーリングレベル（Ｃ_１、Ｃ_２）は、それぞれ、前記現在のピクセルの前記ビデオレベル（ｌ）に等しいか、あるいはそれより高い前記第１の符号セットおよび前記第２の符号セット（Ｓ_１、Ｓ_２）の前記符号語に対応する前記ビデオレベルのうちの最も低いビデオレベルである決定する手段と、
   前記現在のピクセル（ｘ_ｐ）に対して、前記現在のピクセルの第１のフロアレベル（Ｆ_１（ｘ_ｐ））と、前記現在のピクセル（ｘ_ｐ）を含む前記窓の前記所定の数（Ｌ１）の隣接するピクセルのシーリングレベル（ｃ_１［ｘ_{ｐ−Ｌ１／２}、ｘ_{ｐ＋Ｌ１／２}］）との間の最小レベルを決定し、および前記現在のピクセル（ｘ_ｐ）に対して、前記現在のピクセルの前記第１のシーリングレベル（Ｃ _１（ｘ_ｐ））と、前記所定の数（Ｌ１）の隣接するピクセルのフロアレベル（ｆ _１［ｘ_{ｐ−Ｌ１／２}、ｘ_{ｐ＋Ｌ１／２}］）との間の最大レベルを決定する手段であって、前記最小レベルは、前記現在のピクセル（ｘ_ｐ）のフロアレベル（Ｆ（ｘ_ｐ））と呼ばれ、また、前記最大レベルは、前記現在のピクセル（ｘ_ｐ）のシーリングレベル（Ｃ（ｘ_ｐ））と呼ばれる決定する手段と、
   前記現在のピクセル（ｘ_ｐ）に対して、現在のフロアレベル（Ｆ（ｘ_ｐ））が前記第２のフロアレベル（Ｆ _２ （ｘ _ｐ ）より低い場合、前記フロアレベル（Ｆ（ｘ_ｐ））を第２のフロアレベル（Ｆ_２（ｘ_ｐ））に置き換え、および、前記シーリングレベル（Ｃ（ｘ _ｐ ））が前記第２のシーリングレベル（Ｃ _２ （ｘ _ｐ ）））より高い場合、前記シーリングレベル（Ｃ（ｘ_ｐ））を第２のシーリングレベル（Ｃ_２（ｘ_ｐ））に置き換える手段と、
   前記現在のピクセルに対して、前記フロアレベル（Ｆ（ｘ_ｐ））の前記符号語および前記シーリングレベル（Ｃ（ｘ_ｐ））の前記符号語の中から、前記現在のピクセルの前記ビデオレベルの符号化に対するディザリングに従って、前記符号語を選択するディザリング手段と
   を備えたことを特徴とする装置。
5. 前記現在のピクセルに対して、前記選択された符号語をサブフィールド符号語に符号化するサブフィールド符号化手段をさらに備え、前記サブフィールド符号語の個々のビットに対して、サブフィールドと呼ばれる特定の持続期間が割り当てられ、前記サブフィールドの間、ピクセルを起動して光を生成することができることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 前記ディザリング手段は、
   ｌ（ｘ）＝α・ｃ（ｘ）＋（１−α）・ｆ（ｘ）になるように係数αを計算する手段であって、
   ｌ（ｘ）が現在のピクセルｘのビデオレベルであり、
   ｃ（ｘ）が前記現在のピクセルの新しいシーリングレベルであり、
   ｆ（ｘ）が前記現在のピクセルの新しいフロアレベルである
   計算する手段と、
   ０≦Ｎ_ｒｎｄ≦１になるように乱数Ｎ_ｒｎｄを生成する手段と、
   前記係数αがＮ_ｒｎｄより大きいかもしくはＮ_ｒｎｄに等しい場合、前記シーリングレベル（Ｃ（ｘ））を選択し、および、前記係数αが乱数Ｎ_ｒｎｄより小さい場合、前記フロアレベル（Ｆ（ｘ））を選択する手段と
   を含むことを特徴とする請求項４または５に記載の装置。

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